점도법을 이용한 고분자의 분자량 측정 실험

본 내용은 " 분자량 측정2 점도법을 이용한 고분자의 분자량 측정 실험 레포트 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.10.08

문서 내 토픽

• 1. 고분자(Polymer)

  단량체 분자들의 화학반응을 통하여 규칙적인 반복단위를 가진 긴 사슬로 이루어진 분자이다. 분자량이 일정하지 않아 녹는점과 끓는점이 일정하지 않으며, 액체 또는 고체로 존재한다. 반응을 잘 하지 않아 안정적이며 합성 고분자와 천연 고분자로 나뉜다. 본 실험에서는 투명하고 단단하며 부서지기 쉬운 열가소성 플라스틱인 폴리스타이렌을 사용하였다.

• 2. 점도(Viscosity)

  점성이라고도 하며 형태가 변화할 때 나타나는 유체의 저항 또는 서로 붙어 있는 부분이 떨어지지 않으려는 성질을 말한다. 점성도는 분자 간 인력과 분자의 크기 및 모양에 관계가 있으며, 분자 간의 인력이 클수록 분자가 크고 불규칙할수록 액체의 점도는 커진다. 온도가 증가하면 액체의 점도는 감소하는 반비례적 관계를 가진다.

• 3. 고유점도(Intrinsic Viscosity)

  환원점도에서 용액의 농도 C가 0일 때의 값으로, 용질 입자 사이의 상호작용을 없앤 점성계수이다. 무한히 묽은 용액에서는 분자 사이의 상호작용이 무시되므로 고유점도는 용질 분자 단독의 성질에 관계하는 용질 자체의 고유 점도를 나타낸다. 본 실험에서는 환원점도와 본성점도 그래프를 외삽하여 y절편의 평균값 0.0782를 고유점도로 구하였다.

• 4. Mark-Houwink(MH) 방정식

  용액의 점도와 분자량의 관계를 나타내는 식으로 K[M]^a = [η]로 표현된다. 여기서 K와 a는 고분자의 종류, 용매의 종류, 온도에 의해 결정되는 상수이다. 본 실험에서는 K=0.000011 L/g, a=0.722(20℃)를 사용하여 폴리스타이렌의 분자량을 계산하였으며, 실험값 210,904 g/mol을 얻었다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 고분자(Polymer)

  고분자는 현대 산업의 핵심 소재로서 플라스틱, 고무, 섬유 등 다양한 형태로 우리 생활에 필수적입니다. 고분자의 물리적, 화학적 성질은 분자량과 구조에 따라 크게 달라지므로, 이를 정확히 파악하는 것이 제품 개발에 매우 중요합니다. 특히 고분자의 특성을 이해하고 제어하는 기술은 신소재 개발과 성능 향상에 직결되므로, 고분자 과학에 대한 지속적인 연구와 투자가 필요합니다. 환경 친화적인 바이오 고분자 개발도 미래 산업의 중요한 방향이라고 생각합니다.

• 2. 점도(Viscosity)

  점도는 유체의 흐름 저항을 나타내는 중요한 물성으로, 고분자 용액의 특성을 평가하는 데 필수적입니다. 점도 측정은 상대적으로 간단하면서도 고분자의 분자량, 구조, 상호작용 등 많은 정보를 제공하므로 매우 유용한 분석 방법입니다. 온도, 농도, 전단속도 등 다양한 조건에서의 점도 변화를 이해하면 고분자 재료의 가공성과 성능을 예측할 수 있습니다. 따라서 정확한 점도 측정과 해석은 고분자 산업에서 품질 관리와 공정 최적화에 매우 중요한 역할을 합니다.

• 3. 고유점도(Intrinsic Viscosity)

  고유점도는 고분자의 분자량과 구조를 나타내는 중요한 지표로서, 극한 희석 상태에서의 점도 거동을 반영합니다. 고유점도는 고분자 사슬의 크기와 형태에 민감하게 반응하므로, 고분자의 분자 특성을 정량적으로 평가하는 데 매우 유용합니다. 특히 같은 분자량이라도 고분자의 구조나 유연성에 따라 고유점도가 달라지므로, 이를 통해 고분자의 입체 구조 정보도 얻을 수 있습니다. 고유점도 측정은 상대적으로 간단하면서도 신뢰성 있는 결과를 제공하므로, 고분자 특성화의 표준 방법으로 널리 사용되고 있습니다.

• 4. Mark-Houwink(MH) 방정식

  Mark-Houwink 방정식은 고유점도와 분자량 사이의 관계를 나타내는 경험식으로, 고분자 과학에서 매우 실용적인 도구입니다. 이 방정식의 상수 K와 a는 고분자의 종류, 용매, 온도에 따라 달라지므로, 정확한 값을 결정하는 것이 중요합니다. MH 방정식을 이용하면 고유점도 측정만으로 고분자의 분자량을 빠르고 경제적으로 추정할 수 있어, 산업 현장에서 매우 유용합니다. 다만 방정식의 적용 범위와 한계를 명확히 이해하고 사용해야 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있습니다.